KR102235308B1 - 실내공간 지능형 화재 초기 진압 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실내공간 지능형 화재 초기진압 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 그 시스템은 실내공간에 일정 구역마다 설치되어 화재를 감지하고 외부에서의 원격 조작에 따라 화재 초기 진압을 위한 소화탄을 투사하는 화재 감지 및 진압 장치, 복수의 상기 화재 감지 및 진압 장치가 이루는 IoT 네트워크를 제어하며 외부 네트워크와의 인터페이스를 제공하는 IoT 게이트웨이, 상기 IoT 게이트웨이와 연동하여 상기 화재 감지 및 진압 장치를 모니터링하여 화재 발생 위치를 추적하며, 외부 네트워크를 통한 관리자 스마트기기와 연결되는 관제 서버 및 상기 화재 감지 및 진압 장치 및 관제 서버와 연동하여 실시간 화재 상황을 모니터링 하면서 장착된 어플리케이션을 통한 원격 제어로 소화탄 발사 장치를 동작시켜 화재 초기 진압을 수행하는 관리자 스마트기기를 포함한다.
Description
본 발명은 실내공간 지능형 화재 초기진압 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화재 감지 복합 센서 정보를 통해 화재를 감지하고 외부 스마트기기에서 초기 화재진압을 위한 소화탄 투사를 원격 제어하는 실내공간 지능형 화재 초기진압 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공장과 같은 곳의 화재발생 시 이를 인지하는 알람 시스템이 구비되어진다. 그러나 기존의 화재감지 시스템의 화재를 감지하는 시점은 이미 화재가 어느 정도 진행이 된 상태인 경우가 많고 실질적인 소방 대응이 이루어지는 시점은 이미 전소 되거나 인명 피해로 이어진 경우일 수 있다.
따라서 최근에는 건물 실내의 천장에 스프링클러를 복수 개 설치하여 화재를 진압하는 방식을 사용한다. 그러나 스프링클러는 겨울철 동파 또는 관리 부재의 원인으로 비정상 동작의 우려가 높고 시설 안전 관리 유지비용이 과다하게 발생할 수 있으며, 고압 전기를 사용하는 사업장에서 스프링클러를 사용 시 오작동 혹은 소화기 한 대로 진화할 수 있는 경미한 화재에도 작동하여 고가의 전자장비에 재산적 손실발생과 함께 전기적 누설로 인한 2차 사고의 우려가 높은 단점이 있다.
특히 가연소재가 많은 산업 환경에서 화재 발생 시 공공 소방력이 현장까지 도달하는 짧은 시간 동안에도 피해가 크게 확대될 가능성이 높고, 고가의 설비가 많은 제조 환경의 경우 화재 피해로 인한 재산 손실의 규모가 클뿐더러 아파트형 공장 같은 다층형 집합건물인 경우 화재 초기 진압에 실패할 경우 막대한 피해를 입을 수 있다.
이에 기존 화재 위험 감지 장치는 화재 발생 시점 이후 감지 장치에 열이나 연기가 근접할 정도로 화재가 확산 된 이후에 이를 센싱하게 되어 초도대응이 어렵고, 기존의 특정 커버리지를 가지는 화재 진압 장치는 그 영역이 매우 제한적이라 향상된 통합 화재 이상 감지 및 발사 방향 제어로 넓은 소화 커버리지를 가지는 소화 장치가 요구된다.
상술되어진 문제점들을 해결하기 위한 종래의 기술로서는 대한민국 등록특허공보 제10-1051018(2011.07.21)에서 화재 지점 감지 및 자동 소화 장치에 관한 것이 공지되어 있다.
상기 종래의 기술은 일정 구역의 천장에 이동 가능하도록 이동 레일에 부착되어 화재 지점에 소화물질을 분사하는 소화로봇이 화재를 진압하는 방식으로 천장에 고정 설치된 레일을 포함하여야 하는 단점이 있는 것으로서, 화재 이상 감지 판단과 동시에 원격 제어에 의하여 소화 진압 장치의 소화탄이 화재 지점에 투척되도록 하는 지능형 실내 화재 진압 장치의 동작과는 차이가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은, 실내 천정부에 설치되어 지정된 구역내의 화재를 감지하는 복합 센서 장치를 통해 설치 현장을 상시 감시하여 화재가 발생할 경우 즉각적으로 관리자 스마트기기에 경보를 전송할 수 있는 실내공간 지능형 화재 초기진압 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 실시간으로 화재 의심 경보를 전송받아 원격으로 사용자의 확정된 조작에 따라 소화탄을 투척하여 초기 화재 진화가 가능한 지능형 화재 감시 및 초기 진화 솔루션 서비스를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 실시간 영상 녹화를 통한 화재 발생 원인과 진행 상황을 기록하여 화재 발생 당시 및 진화 과정, 후속조치 등 작동하는 시간 동안의 센싱되는 모든 데이터와 화재 당시의 시각정보 등을 사용자 스마트기기를 통하여 분석할 수 있도록 지능형 화재 초기진압 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 실내공간의 화재 진압 시스템은 실내공간에 일정 구역마다 설치되어 화재를 감지하고 외부에서의 원격 조작에 따라 화재 초기 진압을 위한 소화탄을 투사하는 화재 감지 및 진압 장치, 복수의 상기 화재 감지 및 진압 장치가 이루는 IoT 네트워크를 제어하며 외부 네트워크와의 인터페이스를 제공하는 IoT 게이트웨이, 상기 IoT 게이트웨이와 연동하여 상기 화재 감지 및 진압 장치를 모니터링하여 화재 발생 위치를 추적하며, 외부 네트워크를 통한 관리자 스마트기기와 연결되는 관제 서버 및 상기 화재 감지 및 진압 장치 및 관제 서버와 연동하여 실시간 화재 상황을 모니터링 하면서 장착된 어플리케이션을 통한 원격 제어로 소화탄 발사 장치를 동작시켜 화재 초기 진압을 수행하는 관리자 스마트기기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 화재 감지 및 진압 장치는 화재 감시 영상 촬영 및 영상 감시를 위한 영상 촬영 센서 모듈과 온도, 연기 불꽃을 감지하는 기능을 갖는 화재감지 센서 모듈을 포함하는 화재 감지 복합 센서부, 영상 촬영 센서 모듈 및 소화탄 투사를 위한 소화탄 투사부의 상하좌우 방향을 조절하기 위한 회전 및 틸팅부, 상기 화재 감지 및 진압 장치의 각 장치 및 모듈을 제어할 수 있는 구동 제어 프로그램 및 화재 판단 알고리즘이 내장되는 장치제어부, IoT 게이트웨이와 연동하도록 구비되며, 화재 감지 복합 센서부에서 생성되는 센서 데이터를 전송하는 통신부, 화재 감지 및 진압 장치에 전원을 공급하는 전원부, 화재 상황 판단 시 경광등과 경보음 싸이렌으로 주위에 화재 발생 신호를 알리는 알람부, 소화탄 저장 및 교체를 위한 자동 급송(Feeding) 카트리지 타입의 소화탄 저장부 및 상기 소화탄 저장부에서 이송되어 온 소화탄을 원격 제어에 의하여 투사하는 소화탄 투사부가 일체형으로 구성되어 이루어지는 특징이 있다.
이때 상기 소화탄은 비전도성 탄산칼륨 또는 인산암모늄 중의 어느 하나로 이루어진 가스계소화약제가 연질의 난연성 에폭시 수지에 감싸여져 충진되는 50mm 크기 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 장치제어부는 상기 화재 감지 복합 센서부의 열화상 이미지와 실화상 이미지 데이터 및 비정상 온도 변화 센싱 데이터의 식별로 화재 발생을 감지하고 화재발생 발화점의 위치 추종과 이에 따른 의심 좌표를 추출하는 화재 판단 알고리즘을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 전원부는 화재 및 기타 비상상황으로 발생한 주전원의 차단을 감지할 시 이를 즉시 관리자 스마트기기에 알리고 내장된 예비 베터리로 최소 20분 이상 통신 및 구동을 가능케 하는 것을 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 영상 촬영 센서 모듈은 일정 화소수를 가진 CCD 또는 CMOS 방식중 어느 하나의 광학 카메라, 적외선 방식의 이미지 센서로 구성된 열화상 카메라(Thermal Stereo Camera) 및 단파적외선 영역을 감지하는 SWIR 카메라(Short-Wave Infrared Camera)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 관제 서버는 화재 감지 및 진압 장치마다 생성되어 전송되는 영상 및 센서 데이터 정보를 분할된 디스플레이 모니터 상에서 감시하고 모니터링하는 모니터링 모듈, 관리자 스마트기기에 내장되는 어플리케이션을 푸쉬(Push) 방식으로 화재 상황 판단 경보를 전송하는 경보알림 전달 모듈, 영상 촬영 센서 모듈을 통한 영상 정보를 바탕으로 화재 발생 위치를 추종하며 이에 따른 의심 좌표를 생성하는 화재 위치추적 모듈 및 화재 상황 판단 정보 발생 후 상황 종료 시까지 작동하는 시간 동안의 센싱되는 모든 데이터와 화재 당시의 시각정보 등을 저장하는 데이터저장 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실내공간 지능형 화재 진압 시스템을 이용하는 화재 진압 방법은 실내공간의 천장에 일정 구역마다 설치되는 일체형 화재 감지 및 진압 장치를 통한 화재를 감지하는 제1단계, 화재 감지 시 일체형 화재 감지 및 진압 장치에서 IoT 게이트웨이(G/W)를 통한 관제 서버 및 관리자 스마트기기로 화재 알림 경보 신호를 전송하는 제2단계, 관제 서버에서 화재 발생 위치를 추적하며 실시간으로 관리자 스마트기기에 소화탄 조준발사 편의성 증대를 위한 화면 영상과 화재발생 발화점의 좌표를 포함하는 화재 상황 정보를 전송하는 제3단계, 관리자 스마트기기의 어플리케이션을 통해 실시간 화재 상황을 모니터링 하면서 상기 화재 감지 및 진압 장치를 원격으로 조작하는 제4단계 및 상기 관리자 스마트기기의 조작에 따라 상기 화재 감지 및 진압 장치에서 소화탄을 화재 지점에 투척하는 제5단계를 통하여 화재 초동 조치가 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때 본 발명의 상기 제1단계 내지 제5단계의 모든 과정에서 상기 관제 서버는 화재 감지 및 진화 과정의 작동하는 시간 동안에 생성되는 영상 및 센싱 데이터와 시각정보를 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 할 수 있다.
전술한 실내공간 지능형 화재 초기진압 시스템 및 그 방법에 의하면, 본 발명은 화재상황 인식과 동시에 즉각적으로 관리자에게 알려주어 관리자가 전용 어플리케이션으로 즉각 현장을 확인할 수 있게 함으로서 오동작으로 인한 사고 가능성을 막고 실제 화재로 확인 될 경우 원격으로 시스템을 조작하여 화재상황에 대하여 초동대응 함으로서 인명 피해 및 재산 손실을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일체형 화재 감지 및 진압 장치는 충분한 소화액이 내장된 소화탄 카트리지에서 소화탄을 자동 공급하여 연속적인 진화 작업을 가능케 하고 진화 상황을 관리자가 실시간으로 원격 모니터링 하여 진화작업의 효율과 안전까지 고려하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실내공간 지능형 화재 진압 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 화재 감지 및 진압 장치의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 화재 감지 및 진압 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 화재 감지 복합 센서부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버의 구성 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 실내공간 지능형 화재 진압 시스템의 동작 순서의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실내공간 지능형 화재 진압 시스템의 동작 순서를 그림으로 도시하는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 화재 감지 및 진압 장치의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 화재 감지 및 진압 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 화재 감지 복합 센서부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버의 구성 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 실내공간 지능형 화재 진압 시스템의 동작 순서의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실내공간 지능형 화재 진압 시스템의 동작 순서를 그림으로 도시하는 예시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 아래와 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실내공간 지능형 화재 진압 시스템의 구성도이다.
도 1에 따른 본 발명의 실내공간 지능형 화재 진압 시스템은 화재 감지 및 진압 장치(100), IoT 게이트웨이(200) 및 관제 서버(300)와 관제서버를 통한 화재 상황 알림을 수신하여 초기 화재 진압을 수행하는 관리자 스마트기기(400)를 포함한다.
상기 화재 감지 및 진압 장치(100)는 실내공간의 천장부에 일정 구역마다 설치되어 지정된 구역의 화재를 감지하고 외부에서의 원격 조작에 의하여 화재 초기 진압을 위한 소화탄을 투사할 수 있는 지능형 화재 감시 및 초기 진압 장치이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 화재 감지 및 진압 장치의 예시도이고, 도 3은 일체형 화재 감지 및 진압 장치의 구성을 보여주는 블록도이며, 도 4는 본 발명의 화재 감지 복합 센서부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도시와 같이 본 발명의 화재 감지 및 진압 장치(100)는 복합적인 화재 감지 기기와 원격으로 제어되는 자동 소화탄 발사 기기가 결합되어 일체형으로 이루어진 융합 장치이다.
이에 본 발명의 상기 화재 감지 및 진압 장치(100)는 화재 감지 복합 센서부(110), 회전 및 틸팅부(140), 장치제어부(150), 통신부(160), 전원부(180), 알람부(170) 및 소화탄 저장부(120)와 소화탄 투사부(130)가 일체형으로 구성되어 이루어진다.
상기 화재 감지 복합 센서부(110)는 영상 감시 녹화를 위한 영상 촬영 센서 모듈(111)과 온도, 연기 불꽃을 감지하는 기능을 갖는 화재감지 센서 모듈(112)을 적절한 위치에 구성하여 이를 통한 화재 감시 및 감지와 영상 촬영 데이터를 생성할 수 있다.
상기 영상 촬영 센서 모듈(111)은 화재를 영상 감시하고 영상 기반 화재 감지 및 화재 시 실시간 상황을 모니터링할 수 있도록 복합 영상 센서 기기가 결합되어 구성된다.
복합 영상 센서 기기로는 광학 카메라, 열화상 카메라(Thermal Stereo Camera)를 기반으로 SWIR 카메라(Short-Wave Infrared Camera), SWIR 라이다(Lidar), 레이다(Radar) 중의 어느 하나 이상의 장비들이 추가적으로 포함되어 영상 촬영 센서 모듈을 구성할 수 있다.
상기 광학 카메라는 일정 화소수를 가진 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 방식의 이미지 센서(image sensor)를 이용하여 일반 영상을 촬영하는 CCTV형 광각 카메라이다.
상기 열화상 카메라는 매연, 연기 또는 어두운 상황과 같이 가시거리가 없이 시야가 불분명한 상황에서도 열을 감지하여 영상화 시켜주는 적외선 방식의 이미지 센서로 구성된 카메라이다. 즉 모든 물질에 의하여 방사, 전송 또는 반사되는 적외선 에너지를 감지하고 물체의 열 이미지로 출력하여 온도측정 또는 온도기록으로 전환한다.
상기 SWIR 카메라는 근 적외선 카메라로서, 상기 열화상 적외선 카메라가 0도 이상의 온도 범위에 대한 열복사 에너지를 감지하는 것이라며, SWIR(Short Wave Infrared)는 파장(wavelength)이 900nm~3000nm 범위로 분류되며 일반적으로 900~1700nm 스펙트럼을 갖는 단파적외선 영역을 감지하기 위하여 장착되는 카메라이다.
보통 일반 가시광선을 수용하는 카메라들은 실리콘 센서(silicon sensor)를 사용하는 반면 적외선 감지를 위한 적외선(IR) 계열의 광선은 InGaAs(Indium Gallium Arsenide) 센서를 사용하게 되는데, 특히 IR 감지 센서는 가시광선보다 높은 투과성을 가져 안개를 투과 할 수 있어 화재 감시, 공항, 해안 감시 등에 사용될 수 있다.
그러므로 본 발명의 영상 촬영 센서 모듈(111)은 일반 영상을 촬영하는 광학 카메라와 열영상 및 근적외선을 감지할 수 있는 열화상 카메라에 상기 SWIR 카메라 등을 융합함으로써 열영상 장치와 일반 영상 장치의 결합에 따른 화재 발생 시, 발생된 이상 열 온도 상승 상태와 보다 정확한 화재 발생 이상 감지가 가능하며, 이를 실시간으로 기록하고 모니터링이 가능하다.
상기 화재 감지 복합 센서부(110)는 화재감지 센서 모듈(112)도 포함한다.
상기 화재감지 센서 모듈(112)은 2개 이상의 온도센서를 통한 온도 상승속도를 감지하는 열감지 온도 센서, 연기를 감지하는 연기 감지 센서(smoke sensor), 자외선 감지와 적외선 감지를 동시에 사용하여 두 가지 파장대를 모두 감지하는 방식으로 자외선센서와 적외선센서가 모두 동작 시 화재신호를 내는 불꽃 감지 센서중의 어느 하나이상을 복합 적용하는 화재 감지 모듈이다.
본 발명의 화재 감지 복합 센서부(110)는 2종 이상의 영상 장치의 결합과 화재 감지 센서의 융합으로 신속하고 정확하게 화재 감지를 수행할 수 있으며, 공장 환경에 따른 요소별 가중치를 할당하여 다양한 현장에서 화재 인식을 빠르고 정확하게 수행이 가능한 장점이 있다.
본 발명의 일체형 화재 감지 및 진압 장치(100)는 카메라와 복합 센서로 이루어진 화재 감지 복합 센서부(110)를 통하여 정확한 화재 감지를 수행할 수 있음과 동시에, 화재 초기 진압을 위한 소화탄 발사 장치가 일체형으로 구성되어 이루어지는 특징이 있다
상기 소화탄 발사 장치는 소화탄 저장부(120)와 소화탄 투사부(130)로 구성될 수 있다.
소화탄 저장부(120)는 소화탄을 저장하기 위한 공간으로서, 제어에 의하여 소화탄을 소화탄 투사부(130)로 이송 시킬 수 있으며, 화재 종류에 따라 다양한 소화탄 카트리지가 적용된다. 또한, 소화탄 공급 및 교체를 위한 자동 피딩(Feeding) 카트리지 타입이 적용된다.
소화탄 투사부(130)는 소화탄 저장부(120)에서 이송되어 온 소화탄을 원격 제어에 의하여 발사하는 소화탄 자동 투척 기기이다.
이에 소화탄 투사부(130)는 소화탄이 연속으로 자동발사되는 구동 메커니즘을 갖으며, 탄속 300fps 이하의 속도 조절이 가능하도록 가변 탄속 조절이 가능한 레귤레이션 제어 구조를 구비한다. 또한, 상하좌우 발사각도가 조절 가능한 서보 구동 기구부를 포함한다.
예를 들어 17mm 원형탄인 경우 분당 100연속 이상 발사가 가능하며, 30mm 탄자의 경우 분당 15연속 이상 발사가 가능하도록 설계된다.
이때 본 발명의 소화탄은 소화액으로 비전도성 탄산칼륨 또는 인산암모늄 중의 어느 하나로 이루어진 가스계소화약제가 연질의 난연성 에폭시 수지에 감싸여져 충진되는 50mm 크기 이하의 소형 소화탄을 제공한다.
이에 상기 소화탄은 대량생산이 가능한 수지를 판재형태로 성형하여 이에 열을 가해 타공 롤러 사이에 위치시키고 그 사이에 소화액을 주입하여 성형 후 밀폐시키는 공법으로 제조될 수 있어 대량생산이 가능한 장점이 있다.
또한, 소화액으로 사용하는 탄산칼륨은 어는점이 낮아 영하에서 영상까지 온도에 크게 영향을 받지 않아 스프링쿨러 사용이 어려운 공장이나 창고에 사용이 용이하다.
이러한 상기 소화탄은 소화약제의 누설위험성 없으면서 연성재질로 부상우려가 없고, 고가장비의 손상을 최소화할 수 있으며, 밀폐되어 재충전 없이 장기보관 및 사용이 가능하다.
본 발명의 일체형 화재 감지 및 진압 장치(100)는 영상 촬영 센서 모듈(111) 및 소화탄 투사를 위한 소화탄 투사부(130)의 상하좌우 방향을 조절하기 위하여 회전 및 틸팅부(140)를 포함한다.
회전 및 틸팅부(140)는 영상 촬영 센서 모듈 및 소화탄 투사를 위한 소화탄 투사부(130)의 상하좌우 방향을 조절하기 위하여 팬(Pan: 수평방향)과 틸트(Tilt: 수직방향)의 2축으로 동작되는 모터 및 모터 구동부로 이루어진다. 또한, 팬/틸트로 작동되면서도 360ㅀ 무한회전이 가능하도록 회전 모터와 구동부를 포함한다. 또한, 원격 제어를 통하여 팬 틸팅 속도를 조절할 수 있도록 모터 제어 기어를 포함한다.
회전 및 틸팅부(140)는 사용자의 소화탄 조준발사 편의성 증대를 위하여 영상 촬영 센서 모듈은 팬/틸트/줌 속도를 조정하여 원하는 화재 상황의 영상을 포착할 수 있게 되며, 소화탄 투사부(130)는 발사각도를 조절하여 소화탄의 정확한 투척을 제어한다.
상기 장치제어부(150)는 일체형 화재 감지 및 진압 장치(100)의 각 장치 및 모듈을 제어할 수 있는 구동 제어 프로그램 및 화재 판단 알고리즘이 내장되는 MPU(Micro Processor Unit)을 포함하는 임베디드 제어 보드로서, 네트워크 연동 제어, 소화탄 발사 장치 제어, 화재 감지 복합 센서부 연동 제어 및 전원 제어, 화재 의심 시 경보 알람 작동을 수행한다.
또한, 장치제어부(150)에서 화재 감지 복합 센서부(110)의 발생 데이터를 기반으로 화재 상황을 판단 유추할 수 있는 화재 상황 인식을 위한 화재 상황 판단 알고리즘이 내장될 수 있다. 이는 열화상 카메라와 실화상 광학 카메라의 영상을 분석하여 발화점을 포착하여 화재발생 위치를 감지하는 기능을 포함할 수 있다.
알람부(170)는 상기 장치제어부에서 화재 상황 판단 시 경광등과 경보음 싸이렌으로 주위에 화재 발생 신호를 알리는 스피커 및 LED(light emitting diode) 장치로 이루어진다.
전원부(180)는 일체형 화재 감지 및 진압 장치(100)에 전원을 공급하는 것으로서, 외부에서 공급되는 주전원 공급과 평상시 충전되는 내부 배터리가 내장되어 구성된다. 특히 화재 및 비상상황으로 발생한 주전원의 차단을 감지하여 이를 즉시 관리자에게 알리고 비상구동 시스템으로 전환하여 내장된 예비 베터리로 일정시간 이상 통신 및 구동을 가능하게 비상 구동할 수 있도록 설계된다.
상기 통신부(160)는 IoT(internet of thing) 게이트웨이(200)와 연동하도록 구비되며, 생성되는 센서 데이터를 전송하고, 외부 제어 신호를 수신하여 제어부에 전송함으로서, 일체형 화재 감지 및 진압 장치(100)의 원격 조작을 가능케 한다.
상기 IoT 게이트웨이(200)는 복수의 상기 화재 감지 및 진압 장치(100)가 이루는 화재 감시 센서간의 네트워크를 구성하고 제어하며, 화재 감지 및 진압 장치들에서 생성되는 데이터를 실시간으로 수집하고 처리할 수 있도록 외부 인터넷 망이나 또는 외부 복합 네트워크와의 인터페이스를 제공하는 통로 역할을 수행하는 장치이다.
상기 IoT 게이트웨이(200)와 상기 화재 감지 및 진압 장치(100)의 통신부(160) 간에 이루어지는 통신 방식으로는 센서 네트워크 또는 IoT 네트워크를 제공할 수 있는 유무선 방식의 임의의 통식 방식이 적용될 수 있다. 예를 들어 와이파이(WiFi), 블루투스와 같은 무선 통신 방식을 기반으로 할 수 있으며, 이중으로 LAN(local area network) 방식의 유선 통신 방식을 함께 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버의 구성 모듈을 나타내는 블록도이다.
상기 관제 서버(300)는 모니터링 모듈(310), 경보알림 전달 모듈(320), 화재 위치추적 모듈(330) 및 데이터저장 모듈(340)을 포함하여 구성된다.
상기 모니터링 모듈(310)은 실내공간의 천장에 일정 구역마다 설치되어 있는 복수의 화재 감지 및 진압 장치(100)를 상시 감시하는 모듈이다. 이는 화면 분할된 디스플레이 모니터 상에서 각각의 화재 감지 및 진압 장치마다 생성되어 전송되는 영상 및 센서 데이터 정보를 실시간으로 디스플레이 하는 기능을 수행한다.
경보알림 전달 모듈(320)은 화재 감지 및 진압 장치(100)에서 발생된 화재 상황 판단 정보가 수신되면 관리자 스마트기기(400)에 실시간으로 긴급으로 화재 상황 판단 경보를 전송하며, 외부 네트워크를 통한 실시간 영상 정보를 전송하는 기능을 수행한다. 경보알림 전달 모듈을 통하여 관리자 스마트기기(400)에 내장되는 어플리케이션을 푸쉬(Push) 방식으로 자동으로 구동시키거나, 긴급 문자를 발송하여 관리자가 즉각 현장을 인지하도록 할 수 있다.
화재 위치추적 모듈(330)은 화재 상황 판단 정보에 따른 특정 화재 감지 및 진압 장치(100)를 식별하고, 영상 촬영 센서 모듈(111)을 통한 영상 정보를 바탕으로 화재 발생 위치를 추종하며 이에 따른 의심 좌표를 생성하는 기능을 수행한다. 화재 위치추적 모듈(330)에 의하여 생성된 화재 위치 좌표는 경보알림 전달 모듈(320)을 통하여 관리자 스마트기기(400)로 전송된다.
데이터저장 모듈(340)은 화재 발생 당시 및 진화 과정, 후속조치 등 화재 상황 판단 정보 발생 후 상황 종료 시까지 작동하는 시간 동안의 센싱되는 모든 데이터와 화재 당시의 시각정보 등을 저장하여 블랙박스와 같은 역할을 하도록 하는 데이터베이스이다. 또한, 사용자의 어플리케이션에서 실시간으로 확인가능하여 추후 화재원인 분석 및 소방자료 등 유용한 자료로 활용 가능하도록 할 수 있다.
또한, 상기 관제 서버(300)는 자체적으로 화재 감지 모듈(350)과 원격제어 모듈(360)을 더 포함할 수 있다.
화재 감지 및 진압 장치(100)에서 발생된 화재 상황 판단 정보가 수신되지 않더라도, 관제 서버(300)에 자체적으로 내장되는 화재 감지 모듈(350)에 의하여 상기 모니터링 모듈(310)에서의 화재 감지 및 진압 장치(100)를 상시 감시하는 중에 화재 감지 및 진압 장치(100)마다 생성되어 전송되는 영상 및 센서 데이터 정보를 기반으로 화재 상황을 즉각적으로 판단할 수 있다. 이는 화재 감지 및 진압 장치(100)에서의 이상 징후를 판단하는 것일 수 있으며, 이를 통함으로서 화재 감지 및 진압 장치(100)와 관제 서버(300)에서 이중으로 화재 감지를 수행할 수 있는 것이다.
또한, 원격제어 모듈(360)은 화재 감지 및 진압 장치(100)에서 발생된 화재 상황 판단 정보가 관제 서버(300)에 수신되었을 시, 관제 서버(300)와 관리자 스마트기기(400)와 연동이 불안하거나, 관리자 스마트기기(400)가 응답이 없거나, 관리자가 관제서버를 직접적으로 조작이 가능한 상태에 있을 때, 관리자에 의하여 관제 서버(300)에서 화재 위치를 파악하고 직접적으로 원격 조작하여 소화탄 발사 장치를 동작시켜 화재 초기 진압을 할 수 있도록 하는 것이다.
이때 상기 원격제어 모듈(360)에는 등록된 관리자 외에는 화재 감지 및 진압 장치(100)의 제어를 금지하는 프로그램이 포함된다.
상기 관리자 스마트기기(400)는 스마트 폰이나 태블릿 장치와 같은 모바일 환경에서 작동하는 개인 스마트 장치로서, 화재 감지 및 진압 장치(100) 및 관제 서버(300)와 연동 하는 네트워크 통신 기능을 통하여 화재 감지 및 발생 시 관제 서버(300)에서 화재 상황 판단 정보를 실시간으로 수신하고 화재 상황의 영상 장면을 실시간으로 전달받으면서 화재 진압 장치의 소화탄 발사 장치를 원격 제어하여 화재 초동 조치를 수행한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실내공간 지능형 화재 진압 시스템의 동작 순서의 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실내공간 지능형 화재 진압 시스템의 동작 순서의 예시도이다.
도시에 따른 실내공간에서의 화재 진압 시스템을 이용하는 화재 진압 방법은 실내공간의 천장에 일정 구역마다 설치되는 일체형 화재 감지 및 진압 장치를 통한 화재를 감지하는 제1단계, 화재 감지 시 일체형 화재 감지 및 진압 장치에서 IoT 게이트웨이(G/W)를 통한 관제 서버 및 관리자 스마트기기로 화재 알림 경보 신호를 전송하는 제2단계, 관제 서버에서 화재 발생 위치를 추적하며 실시간으로 관리자 스마트기기에 소화탄 조준발사 편의성 증대를 위한 화면 영상과 화재발생 발화점의 좌표를 포함하는 화재 상황 정보를 전송하는 제3단계, 관리자 스마트기기의 어플리케이션을 통해 실시간으로 화재 상황을 모니터링 하면서 상기 화재 감지 및 진압 장치를 원격으로 조작하는 제4단계 및 상기 관리자 스마트기기의 조작에 따라 상기 화재 감지 및 진압 장치에서 소화탄을 화재 지점에 투척하는 제5단계를 통하여 화재 초동 진압 조치가 이루어지도록 하는 것이다.
이때 상기 제1단계 내지 제5단계의 모든 과정에서 상기 관제 서버는 화재 감지 및 진화 과정의 작동하는 시간 동안에 생성되는 영상 및 센싱 데이터와 시각정보를 데이터베이스에 저장한다.
이는 화재 발생 당시 및 진화 과정, 후속조치 등 작동하는 시간 동안의 센싱되는 모든 데이터와 화재 당시의 시각정보 등이 관리자 스마트기기에서의 어플리케이션으로 추후 화재원인 분석 및 소방자료 등 유용한 자료로 활용이 가능하도록 하기 위함이다.
또한, 상기 관리자 스마트기기를 통하여 화재 상황 모니터링중에 화재 상황에 따른 위험 감지 시 119로 직접 화재 신고를 수행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 스마트 공장에 적합한 지능형 화재 감시 및 초기 진화 솔루션 및 서비스를 제공하고자 하는 것으로서, 공장 천정부에 설치되어 지정된 구역내의 화재를 감지하고 관리자의 스마트기기를 통하여 실시간으로 화재 의심 경보를 전송하며 관리자의 확정된 조작에 따라 소화탄을 분사하여 초기 화재 진화가 가능한 실내공간 지능형 화재 초기 진압 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 화재 감지 및 진압 장치 200: IoT 게이트웨이
300: 관제 서버 400: 관리자 스마트기기
110: 화재 감지 복합 센서부 120: 소화탄 저장부
130: 소화탄 투사부 140: 회전 및 틸팅부
150: 장치제어부 160: 통신부
170: 알람경보부 180: 전원부
111: 영상 촬영 센서 모듈 112: 화재감지 센서 모듈
310: 모니터링 모듈 320: 경보알림 전달 모듈
330: 화재 위치추적 모듈 340: 데이터저장 모듈
350: 화재 감지 모듈 360: 원격제어 모듈
300: 관제 서버 400: 관리자 스마트기기
110: 화재 감지 복합 센서부 120: 소화탄 저장부
130: 소화탄 투사부 140: 회전 및 틸팅부
150: 장치제어부 160: 통신부
170: 알람경보부 180: 전원부
111: 영상 촬영 센서 모듈 112: 화재감지 센서 모듈
310: 모니터링 모듈 320: 경보알림 전달 모듈
330: 화재 위치추적 모듈 340: 데이터저장 모듈
350: 화재 감지 모듈 360: 원격제어 모듈
Claims (9)
- 실내공간의 화재 진압 시스템에 있어서,
실내공간에 일정 구역마다 설치되어 화재를 감지하고 외부에서의 원격 조작에 따라 화재 초기 진압을 위한 소화탄을 투사하는 화재 감지 및 진압 장치,
복수의 상기 화재 감지 및 진압 장치가 이루는 IoT(internet of thing) 네트워크를 제어하며 외부 네트워크와의 인터페이스를 제공하는 IoT 게이트웨이,
상기 IoT 게이트웨이와 연동하여 상기 화재 감지 및 진압 장치를 모니터링하여 화재 발생 위치를 추적하며, 외부 네트워크를 통한 관리자 스마트기기와 연결되는 관제 서버 및
상기 화재 감지 및 진압 장치 및 관제 서버와 연동하여 실시간 화재 상황을 모니터링 하면서 장착된 어플리케이션을 통한 원격 제어로 소화탄 발사 장치를 동작시켜 화재 초기 진압을 수행하는 관리자 스마트기기를 포함하고,
상기 화재 감지 및 진압 장치는
화재 감시 영상 촬영 및 영상 감시를 위한 영상 촬영 센서 모듈과 온도, 연기 불꽃을 감지하는 기능을 갖는 화재감지 센서 모듈을 포함하는 화재 감지 복합 센서부,
영상 촬영 센서 모듈 및 소화탄 투사를 위한 소화탄 투사부의 상하좌우 방향을 조절하기 위한 회전 및 틸팅부,
상기 화재 감지 및 진압 장치의 각 장치 및 모듈을 제어할 수 있는 구동 제어 프로그램 및 화재 판단 알고리즘이 내장되는 장치제어부,
IoT 게이트웨이와 연동하도록 구비되며, 화재 감지 복합 센서부에서 생성되는 센서 데이터를 전송하는 통신부,
상기 화재 감지 및 진압 장치에 전원을 공급하는 전원부,
화재 상황 판단 시 경광등과 경보음 싸이렌으로 주위에 화재 발생 신호를 알리는 알람부,
소화탄 저장 및 교체를 위한 자동 급송(Feeding) 카트리지 타입의 소화탄 저장부 및
상기 소화탄 저장부에서 이송되어 온 소화탄을 원격 제어에 의하여 투사하는 소화탄 투사부가 일체형으로 구성되어 이루어지며,
상기 회전 및 틸팅부는, 상기 영상 촬영 센서 모듈 및 상기 소화탄 투사부의 수평 방향을 360° 회전시킬 수 있고, 수직 방향을 360° 회전시킬 수 있는
실내공간 지능형 화재 초기 진압 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 소화탄은 비전도성 탄산칼륨 또는 인산암모늄 중의 어느 하나로 이루어진 가스계소화약제가 연질의 난연성 에폭시 수지에 감싸여져 충진되는 50mm 크기 이하인 것을 특징으로 하는 실내공간 지능형 화재 초기 진압 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 장치제어부는 상기 화재 감지 복합 센서부의 열화상 이미지와 실화상 이미지 데이터 및 비정상 온도 변화 센싱 데이터의 식별로 화재 발생을 감지하고 화재발생 발화점의 위치 추종과 이에 따른 의심 좌표를 추출하는 화재 판단 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 실내공간 지능형 화재 초기 진압 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전원부는 화재 및 기타 비상상황으로 발생한 주전원의 차단을 감지할 시 이를 즉시 관리자 스마트기기에 알리고 내장된 예비 베터리로 최소 20분 이상 통신 및 구동을 가능케 하는 것을 특징으로 하는 실내공간 지능형 화재 초기 진압 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 영상 촬영 센서 모듈은
일정 화소수를 가진 CCD 또는 CMOS 방식중 어느 하나의 광학 카메라,
적외선 방식의 이미지 센서로 구성된 열화상 카메라(Thermal Stereo Camera) 및
단파적외선 영역을 감지하는 SWIR 카메라(Short-Wave Infrared Camera)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실내공간 지능형 화재 초기 진압 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 관제 서버는
화재 감지 및 진압 장치마다 생성되어 전송되는 영상 및 센서 데이터 정보를 분할된 디스플레이 모니터 상에서 감시하고 모니터링하는 모니터링 모듈,
관리자 스마트기기에 내장되는 어플리케이션을 푸쉬(Push) 방식으로 화재 상황 판단 경보를 전송하는 경보알림 전달 모듈,
영상 촬영 센서 모듈을 통한 영상 정보를 바탕으로 화재 발생 위치를 추종하며 이에 따른 의심 좌표를 생성하는 화재 위치추적 모듈, 및
화재 상황 판단 정보 발생 후 상황 종료 시까지 작동하는 시간 동안의 센싱되는 모든 데이터와 화재 당시의 시각정보 등을 저장하는 데이터저장 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실내공간 지능형 화재 초기 진압 시스템.
- 실내공간 지능형 화재 진압 시스템을 이용하는 화재 진압 방법에 있어서,
실내공간의 천장에 일정 구역마다 설치되는 일체형 화재 감지 및 진압 장치를 통한 화재를 감지하는 제1단계;
화재 감지 시 일체형 화재 감지 및 진압 장치에서 IoT(internet of thing) 게이트웨이를 통한 관제 서버 및 관리자 스마트기기로 화재 알림 경보 신호를 전송하는 제2단계;
관제 서버에서 화재 발생 위치를 추적하며 실시간으로 관리자 스마트기기에 소화탄 조준발사 편의성 증대를 위한 화면 영상과 화재발생 발화점의 좌표를 포함하는 화재 상황 정보를 전송하는 제3단계;
관리자 스마트기기의 어플리케이션을 통해 실시간 화재 상황을 모니터링 하면서 상기 화재 감지 및 진압 장치를 원격으로 조작하는 제4단계; 및
상기 관리자 스마트기기의 조작에 따라 상기 화재 감지 및 진압 장치에서 소화탄을 화재 지점에 투척하는 제5단계;를 통하여 화재 초동 조치가 이루어지고,
상기 화재 감지 및 진압 장치는
화재 감시 영상 촬영 및 영상 감시를 위한 영상 촬영 센서 모듈과 온도, 연기 불꽃을 감지하는 기능을 갖는 화재감지 센서 모듈을 포함하는 화재 감지 복합 센서부,
영상 촬영 센서 모듈 및 소화탄 투사를 위한 소화탄 투사부의 상하좌우 방향을 조절하기 위한 회전 및 틸팅부,
상기 화재 감지 및 진압 장치의 각 장치 및 모듈을 제어할 수 있는 구동 제어 프로그램 및 화재 판단 알고리즘이 내장되는 장치제어부,
IoT 게이트웨이와 연동하도록 구비되며, 화재 감지 복합 센서부에서 생성되는 센서 데이터를 전송하는 통신부,
상기 화재 감지 및 진압 장치에 전원을 공급하는 전원부,
화재 상황 판단 시 경광등과 경보음 싸이렌으로 주위에 화재 발생 신호를 알리는 알람부,
소화탄 저장 및 교체를 위한 자동 급송(Feeding) 카트리지 타입의 소화탄 저장부 및
상기 소화탄 저장부에서 이송되어 온 소화탄을 원격 제어에 의하여 투사하는 소화탄 투사부가 일체형으로 구성되어 이루어지며,
상기 회전 및 틸팅부는, 상기 영상 촬영 센서 모듈 및 상기 소화탄 투사부의 수평 방향을 360° 회전시킬 수 있고, 수직 방향을 360° 회전시킬 수 있는
실내공간 지능형 화재 초기 진압 방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 제1단계 내지 제5단계의 과정에서 상기 관제 서버는 화재 감지 및 진화 과정의 작동하는 시간 동안에 생성되는 영상 및 센싱 데이터와 시각정보를 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 하는 실내공간 지능형 화재 초기 진압 방법.
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